Comment produit-on l’électricité (partie II) ?

Nous reprenons aujourd’hui la suite de nos articles consacrés à l’électricité. Dans la première partie (voir ICI), nous t’avions expliqué pourquoi en imposant un mouvement régulier à un aimant à proximité d’une bobine de fil, un courant électrique apparaît dans ce fil. C’est le principe de  l’induction électromagnétique (ou principe de Faraday)

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Nous avions aussi expliqué que plus la vitesse de déplacement de l’aimant est grande, plus le courant généré est important.

De même, avec un gros aimant et une bobine comportant de nombreux tours de fils, de nombreux électrons seront perturbés : l’intensité sera élevée.

Bref, tu l’auras compris, pour produire un courant électrique puissant, il est nécessaire de :
– réunir un gros aimant, une bobine de fil électrique avec plusieurs milliers de spires,
– donner à cet aimant un mouvement très rapide.

C’est l’alternateur qui permet de remplir la première condition.
C’est grâce à un dispositif appelé turbine que la seconde contrainte peut être satisfaite.

L’alternateur

L’alternateur est un type de générateur électrique. Il est constitué d’un rotor et d’un stator. Le rotor, comme son nom l’indique est une partie tournante (car associé au mouvement) mais pas n’importe laquelle : c’est un aimant. Le stator, lui est constitué d’un enroulement de fil c’est-à-dire d’un circuit dans lequel va apparaître le courant électrique.

On l’appelle alternateur car il fournit un courant alternatif : les électrons voyagent dans un sens puis dans un autre, selon les pôles de l’aimant qui se présentent devant la bobine.

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La turbine

Pour mettre en mouvement l’aimant de l’alternateur, il faut le relier à une turbine.  Celle-ci ressemble à une roue de moulin avec des aubes : ces parties en forme de cuillère ou de pale sur lesquelles un fluide (air, gaz, vapeur, eau) va pousser. En activant les aubes, le fluide qui doit posséder suffisamment d’énergie entraîne la rotation de la turbine. La liaison avec le générateur se fait par l’axe de rotation : on parle d’arbre et on dit qu’ils sont « couplés ».

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Comment entraîner la turbine ?

Il faut trouver un fluide qui aura suffisamment de force pour pousser sur les aubes de façon efficace. C’est la raison d’être des centrales de production électrique. Il y en a de différentes catégories selon le fluide mis en œuvre et également le procédé permettant de conditionner le fluide pour qu’il ait le maximum d’énergie.

Ainsi, on peut trouver :

la centrale thermique à flamme
Le procédé consiste à brûler un combustible dans une grande chaudière (charbon, pétrole, gaz, fioul)* : cela donne naissance à un rayonnement (comme le soleil) et des fumées chaudes qui permettent de chauffer et vaporiser de l’eau. La vapeur obtenue contient beaucoup d’énergie car elle est à très haute pression et très haute température. Elle va alors entraîner une turbine à vapeur.

* : certaines chaudières brûlent aussi d’autres combustibles comme de la biomasse ou même des déchets (dans ce cas, on parle d’incinération).

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Principe d’une centrale thermique à flamme

la centrale nucléaire : des réactions nucléaires (qui touchent le cœur de certains atomes – nous y reviendrons dans un autre article-) dégagent énormément de chaleur : celle-ci est utilisée afin d’obtenir une vapeur à haute pression et haute température entraînant une turbine.

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Principe d’une centrale nucléaire : il y a trois circuits d’eau.
Un circuit primaire où l’eau s’échauffe à haute température au contrat du réacteur nucléaire.
Un circuit secondaire, où l’eau entre en contact avec celle du circuit primaire au niveau d’un échangeur : c’est là qu’est générée la vapeur
Un circuit de refroidissement pour condenser la vapeur après son passage dans la turbine

– la centrale au gaz :  les gaz issus d’une réaction de combustion d’un gaz entraînent directement une turbine spécialement conçue pour supporter les températures très élevées (de l’ordre de 1500 °C) ; c’est la turbine à gaz (comme celle des avions).

turbine_gaz

– la centrale hydroélectrique : l’énergie liée au mouvement de l’eau (fleuves, rivières, chutes d’eau, courants marins…) permet d’entraîner une turbine.

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Le prototype d’hydroliennes de Paimpol-Bréhat dans les Côtes d’Armor en Bretagne, est une première mondiale.
Source ICI

L’énergie hydraulique est intéressante car on peut la stocker, en retenant l’eau derrière un barrage par exemple. Lorsqu’il y a un besoin en électricité, on ouvre les vannes et l’eau s’écoule à travers une conduite et entraîne la turbine.

hydro

– la centrale éolienne : l’énergie cinétique du vent (due à sa vitesse) entraîne les pales de l’éolienne : le mouvement rotatif est transmis à une génératrice toute cette machinerie se situe là-haut dans la petit « boite » derrière les pales, qui s’appelle une nacelle.

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Conclusion
Comme tu le vois, quel que soit le procédé utilisé, il s’agit toujours d’entraîner une turbine pour qu’un aimant tourne dans une bobine, comme tu peux le faire lorsque tu pédales sur ton vélo pour fabriquer ta lumière.
Mais, il reste à te présenter deux autres façons de fabriquer de l’électricité : le principe électrochimique (pile, batterie) et le photovoltaïque (les panneaux solaires). On te donne donc rendez-vous sur Kidiscience, pour un 3e (la pile) et 4e volet sur l’électricité !

Autres liens utiles
http://energie.edf.com/en-direct-de-nos-centrales-45641.html
– http://jeunes.edf.com/
– http://www.connaissancedesenergies.org/
http://kezako.unisciel.fr/kezako-comment-fabrique-t-on-de-lelectricite/

Texte : Pascale BAUGE – Le Monde et Nous
Illustrations : Stéphanie DUBUT – Stef Comics / Karim – Sweet Random and Science

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